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トポロジカルバンドの自発形成と相転移ダイナミクス

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00989
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

川口 由紀  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00456261)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードマヨラナ準粒子 / 非エルミート系 / トポロジカル数 / ドメイン成長則 / 物性理論 / 量子エレクトロニクス / 冷却原子気体 / 磁気スキルミオン / トポロジカル構造
研究実績の概要

[1] トポロジカル絶縁体表面にs波超伝導体を張り付けた系では、超伝導体の端にカイラルマヨラナ束縛状態が出現するが、磁場をかけるとその端状態が超伝導内部に侵入してくることが予言されている。このときの局所状態密度(LDOS)を計算し、マヨラナ束縛状態の場所の変位がSTSなどの実験により検出しうる条件を求めた。またスピン分解したLDOSおよび奇周波ペア振幅についても計算し、マヨラナ束縛状態がスピン偏極を起こしていることを示した。この研究成果はPhysical Review B誌への掲載が決定している。
[2] スピン軌道結合したボース・アインシュタイン凝縮体における励起スペクトルをトポロジーにより分類した。ボース粒子系の場合、励起スペクトルを求める固有値方程式は非エルミートとなり、励起スペクトルに複素数が生じうる。本研究では複素固有値が出現する場合においても適用可能なトポロジカル数の定義を与えた。この研究成果は現在、論文投稿準備中である。
[3] 2成分原子気体ボース・アインシュタイン凝縮体の相分離ダイナミクスを数値的に調べた。2成分の粒子数差が等しいときは、ドメインサイズは時間の2/3乗に比例して増大していくことが知られていたが、粒子数差が大きいときには、ドメイン成長則のべきが1/3に減少することが数値的に得られた。これは、粒子の伝搬が慣性的なものから拡散的なものに変わったことを意味している。この研究成果は、現在、論文投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Geometrically frustrated coarsening dynamics in spinor Bose-Fermi mixtures2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thanh Phuc, Tsutomu Momoi, Shunsuke Furukawa, Yuki Kawaguchi, Takeshi Fukuhara, and Masahito Ueda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 95 号: 1 ページ: 013620-013620

    • DOI

      10.1103/physreva.95.013620

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin Hall Effect in a Spinor Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Oshima, Yuki Kawaguchi
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 93 号: 5 ページ: 053605-053605

    • DOI

      10.1103/physreva.93.053605

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin and charge transport induced by a twisted light beam on the surface of a topological insulator2016

    • 著者名/発表者名
      Kunitaka Shintani, Katsuhisa Taguchi, Yukio Tanaka, Yuki Kawaguchi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 19 ページ: 195415-195415

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.195415

    • NAID

      120005844108

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Interaction between Magnetic Skyrmions2018

    • 著者名/発表者名
      R. Koyama, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ボース凝縮体における励起スペクトルの トポロジカルな分類2018

    • 著者名/発表者名
      大橋輝道, 小林伸吾, 川口由紀
    • 学会等名
      量子渦と非線形波動
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ボース・アインシュタイン凝縮体のトポロジカル相におけるバルク・エッジ対応2018

    • 著者名/発表者名
      大橋輝道, 小林伸吾, 川口由紀
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 磁化したトポロジカル絶縁体表面におけるジョセフソン接合2018

    • 著者名/発表者名
      土岐翼, Bo Lu, Pablo Burset, 川口由紀, 田仲由喜夫
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 粒子数差のある2成分BECのドメイン成長2017

    • 著者名/発表者名
      羽根田和紀、工藤和恵、川口由紀
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] バイナリBECにおけるドメイン成長のダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      川口由紀、羽根田和紀、工藤和恵
    • 学会等名
      新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」 第二回冷却原子研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学 杉本キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Coarsening dynamics of a binary Bose-Einstein condensate2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawaguchi, K. Haneda, K. Kudo
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017 (TopoMat2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coarsening dynamics in spinor Bose-Einstein condensates2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawaguchi, K. Haneda, K. Kudo
    • 学会等名
      International workshop on Topological structures in Quantum Matter
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Domain Growth Dynamics in a Population Imbalanced Binary BEC2017

    • 著者名/発表者名
      K. Haneda, K. Kudo, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bulk-edge correspondence for Bose Einstein condensate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ohashi, S. Kobayashi, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      Coherente Quantum Dynamics 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクシオンドメインによる電磁場応答2017

    • 著者名/発表者名
      今枝立至, 川口由紀
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bulk-edge correspondence for Bogoliubov band in Bose Einstein condensate2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ohashi, S. Kobayashi, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Fluctuation and Structere out of Equilibrium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Skyrmionic spin textures at chiral-magnet/ferromagnet heterostructures2016

    • 著者名/発表者名
      川口由紀
    • 学会等名
      第2回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
    • 発表場所
      東北大学 片平キャンパス
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Domain Growth Dynamics in a Binary Bose-Einstein Condensate2016

    • 著者名/発表者名
      羽根田和紀、工藤和恵、川口由紀
    • 学会等名
      第2回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
    • 発表場所
      東北大学 片平キャンパス
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic Property of Spinor and Dipolar Bose-Einstein Condensates2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawaguchi
    • 学会等名
      Quantum Simulations and Numerical Studies in Many-body Physics
    • 発表場所
      国立精華大学、台湾
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スピノール・ダイポールBECにおけるスピンホール効果2016

    • 著者名/発表者名
      川口由紀
    • 学会等名
      第3回量子渦と非線形波動
    • 発表場所
      東京理科大学 神楽坂キャンパス
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coherent Quantum Dynamics in Bose-Einstein Condensates with Spin Degrees of Freedom2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawaguchi
    • 学会等名
      Okinawa School in Physics: Coherent Quantum Dynamics
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2016-10-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スピン自由度を持ったボース・アインシュタイン凝縮体における量子渦2016

    • 著者名/発表者名
      川口由紀、工藤和恵
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2016
    • 発表場所
      名古屋工業大学 御器所キャンパス
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spin Hall Effect in a Spinor-Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawaguchi, Toshiyuki Oshima
    • 学会等名
      TOPO MAT Meeting 2016
    • 発表場所
      Max Plank Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Hall Effect in a Spinor-Dipolar Bose-Einstein Condensate2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawaguchi, Toshiyuki Oshima
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Cold Atoms
    • 発表場所
      理研和光キャンパス
    • 年月日
      2016-06-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] トポロジカルバンドの自発形成と相転移ダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      川口由紀
    • 学会等名
      新学術領域研究『トポロジーが紡ぐ物質科学の新展開』 公募班キックオフミーティング
    • 発表場所
      京都大学 理学部
    • 年月日
      2016-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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